Formeln für Wärmemenge und Erwärmung. Wärmemenge. Einheiten der Wärmemenge. Spezifische Wärme. Berechnung der Wärmemenge, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird

Was erhitzt sich auf dem Herd schneller – ein Wasserkocher oder ein Eimer Wasser? Die Antwort liegt auf der Hand: eine Teekanne. Dann ist die zweite Frage: Warum?

Die Antwort ist nicht weniger offensichtlich – denn die Wassermasse im Wasserkocher ist geringer. Großartig. Und jetzt können Sie zu Hause selbst ein echtes Körpererlebnis machen. Dazu benötigen Sie zwei identische kleine Töpfe, eine gleiche Menge Wasser und Pflanzenöl, beispielsweise jeweils einen halben Liter, und einen Herd. Stellen Sie Töpfe mit Öl und Wasser auf die gleiche Hitze. Beobachten Sie nun, was sich schneller erwärmt. Wenn Sie ein Thermometer für Flüssigkeiten haben, können Sie es verwenden. Wenn nicht, können Sie die Temperatur einfach von Zeit zu Zeit mit dem Finger testen. Achten Sie jedoch darauf, sich nicht zu verbrennen. Auf jeden Fall werden Sie bald feststellen, dass sich das Öl deutlich erwärmt schneller als Wasser. Und noch eine Frage, die auch in Form von Erfahrung umgesetzt werden kann. Was kocht schneller – warmes oder kaltes Wasser? Alles ist wieder klar – der Warme wird als Erster im Ziel ankommen. Warum all diese seltsamen Fragen und Experimente? Zur Bestimmung der physikalischen Größe namens „Wärmemenge“.

Wärmemenge

Die Wärmemenge ist die Energie, die ein Körper bei der Wärmeübertragung verliert oder gewinnt. Dies geht aus dem Namen hervor. Beim Abkühlen verliert der Körper eine gewisse Wärmemenge, beim Erhitzen nimmt er sie auf. Und die Antworten auf unsere Fragen zeigten es uns Wovon hängt die Wärmemenge ab? Erstens: Je größer die Masse eines Körpers, desto mehr Wärme muss aufgewendet werden, um seine Temperatur um ein Grad zu ändern. Zweitens hängt die zum Erhitzen eines Körpers erforderliche Wärmemenge von der Substanz ab, aus der er besteht, also von der Art der Substanz. Und drittens ist für unsere Berechnungen auch der Unterschied der Körpertemperatur vor und nach der Wärmeübertragung wichtig. Basierend auf dem oben Gesagten können wir Bestimmen Sie die Wärmemenge mit der Formel:

wobei Q die Wärmemenge ist,
m - Körpergewicht,
(t_2-t_1) – die Differenz zwischen der anfänglichen und der endgültigen Körpertemperatur,
C- spezifische Wärme Stoffe entnehmen Sie bitte den entsprechenden Tabellen.

Mit dieser Formel können Sie die Wärmemenge berechnen, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist bzw. die dieser Körper beim Abkühlen abgibt.

Die Wärmemenge wird wie jede Art von Energie in Joule (1 J) gemessen. Allerdings wurde dieser Wert erst vor nicht allzu langer Zeit eingeführt und man begann schon viel früher, die Wärmemenge zu messen. Und sie verwendeten eine Einheit, die in unserer Zeit weit verbreitet ist – Kalorie (1 Kalorien). 1 Kalorie ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhitzen. Anhand dieser Daten kann jeder, der gerne die Kalorien seiner Nahrung zählt, spielerisch ausrechnen, wie viele Liter Wasser man mit der Energie, die man tagsüber mit der Nahrung zu sich nimmt, zum Kochen bringen kann.

Die innere Energie eines thermodynamischen Systems kann auf zwei Arten verändert werden:

überarbeiten Systemarbeit,
unter Verwendung thermischer Wechselwirkung.

Die Übertragung von Wärme auf einen Körper ist nicht mit der Ausführung makroskopischer Arbeit am Körper verbunden. IN in diesem Fall Die Veränderung der inneren Energie wird dadurch verursacht, dass einzelne Moleküle eines Körpers mit einer höheren Temperatur auf einige Moleküle eines Körpers mit einer niedrigeren Temperatur wirken. In diesem Fall wird eine thermische Wechselwirkung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit realisiert. Eine Energieübertragung ist auch mittels Strahlung möglich. Das System mikroskopischer Prozesse (die sich nicht auf den gesamten Körper, sondern auf einzelne Moleküle beziehen) wird als Wärmeübertragung bezeichnet. Die Energiemenge, die durch Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen übertragen wird, wird durch die Wärmemenge bestimmt, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird.

Definition

Wärme ist die Energie, die ein Körper im Prozess des Wärmeaustauschs mit umgebenden Körpern (Umwelt) aufnimmt (oder abgibt). Das Symbol für Wärme ist normalerweise der Buchstabe Q.

Dies ist eine der Grundgrößen der Thermodynamik. Wärme ist in den mathematischen Ausdrücken des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik enthalten. Wärme soll Energie in Form molekularer Bewegung sein.

Wärme kann an das System (Körper) übertragen oder diesem entnommen werden. Es wird angenommen, dass die Übertragung von Wärme auf das System positiv ist.

Formel zur Berechnung der Wärme bei Temperaturänderungen

Bezeichnen wir die elementare Wärmemenge als . Beachten wir, dass das Wärmeelement, das das System bei einer kleinen Änderung seines Zustands aufnimmt (abgibt), kein vollständiges Differential ist. Der Grund dafür ist, dass Wärme eine Funktion des Zustandsänderungsprozesses des Systems ist.

Die elementare Wärmemenge, die dem System zugeführt wird, und die Temperaturänderungen von T zu T+dT sind gleich:

wobei C die Wärmekapazität des Körpers ist. Wenn der betreffende Körper homogen ist, kann die Formel (1) für die Wärmemenge wie folgt dargestellt werden:

Wo ist die spezifische Wärmekapazität des Körpers, m ist die Masse des Körpers, ist die molare Wärmekapazität, ist das Molar Masse der Substanz ist die Anzahl der Mole der Substanz.

Wenn der Körper homogen ist und die Wärmekapazität als unabhängig von der Temperatur betrachtet wird, kann die Wärmemenge (), die der Körper erhält, wenn seine Temperatur um einen bestimmten Betrag ansteigt, wie folgt berechnet werden:

wobei t 2, t 1 Körpertemperatur vor und nach dem Erhitzen. Bitte beachten Sie, dass beim Ermitteln der Differenz () in Berechnungen Temperaturen sowohl in Grad Celsius als auch in Kelvin eingesetzt werden können.

Formel für die Wärmemenge bei Phasenübergängen

Der Übergang von einer Phase eines Stoffes in eine andere geht mit der Aufnahme oder Abgabe einer bestimmten Wärmemenge einher, die als Phasenübergangswärme bezeichnet wird.

Um also ein Materieelement von einem festen in einen flüssigen Zustand zu überführen, muss ihm eine Wärmemenge () zugeführt werden, die gleich ist:

Wo - spezifische Wärme Schmelzen, dm – Element der Körpermasse. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Körper eine Temperatur haben muss gleich der Temperatur Schmelzen des betreffenden Stoffes. Bei der Kristallisation wird Wärme entsprechend (4) freigesetzt.

Die Wärmemenge (Verdampfungswärme), die erforderlich ist, um Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln, kann wie folgt ermittelt werden:

wobei r die spezifische Verdampfungswärme ist. Beim Kondensieren von Dampf wird Wärme freigesetzt. Die Verdampfungswärme ist gleich der Kondensationswärme gleicher Stoffmassen.

Einheiten zur Messung der Wärmemenge

Die grundlegende Maßeinheit für die Wärmemenge im SI-System ist: [Q]=J

Eine systemfremde Wärmeeinheit, die häufig in technischen Berechnungen vorkommt. [Q]=cal (Kalorien). 1 cal=4,1868 J.

Beispiele für Problemlösungen

Beispiel

Übung. Welche Wassermengen müssen gemischt werden, um 200 Liter Wasser mit einer Temperatur von t = 40 °C zu erhalten? Wenn die Temperatur einer Wassermasse t 1 = 10 °C beträgt, beträgt die Temperatur der zweiten Wassermasse t 2 = 60 °C ?

Lösung. Schreiben wir die Gleichung Wärmehaushalt als:

wobei Q=cmt die Wärmemenge ist, die nach dem Mischen des Wassers erzeugt wird; Q 1 = cm 1 t 1 - die Wärmemenge eines Teils Wasser mit Temperatur t 1 und Masse m 1; Q 2 = cm 2 t 2 - die Wärmemenge eines Teils Wasser mit Temperatur t 2 und Masse m 2.

Aus Gleichung (1.1) folgt:

Wenn wir kalte (V 1) und heiße (V 2) Teile Wasser zu einem einzigen Volumen (V) kombinieren, können wir Folgendes annehmen:

Wir erhalten also ein Gleichungssystem:

Nachdem wir es gelöst haben, erhalten wir:

1. Die Veränderung der inneren Energie durch Arbeitsleistung wird durch die Arbeitsmenge charakterisiert, d.h. Arbeit ist ein Maß für die Veränderung der inneren Energie in einem bestimmten Prozess. Die Änderung der inneren Energie eines Körpers während der Wärmeübertragung wird durch eine Größe charakterisiert, die als bezeichnet wird Wärmemenge.

Die Wärmemenge ist die Veränderung der inneren Energie eines Körpers während des Prozesses der Wärmeübertragung ohne Arbeit.

Die Wärmemenge wird mit dem Buchstaben \(Q\) angegeben. Da die Wärmemenge ein Maß für die Änderung der inneren Energie ist, ist ihre Einheit das Joule (1 J).

Wenn ein Körper eine bestimmte Menge Wärme überträgt, ohne Arbeit zu leisten, nimmt seine innere Energie zu; wenn der Körper eine bestimmte Menge Wärme abgibt, nimmt seine innere Energie ab.

2. Wenn Sie 100 g Wasser in zwei identische Gefäße mit der gleichen Temperatur gießen, in das eine und 400 g in das andere, und diese auf identische Brenner stellen, kocht das Wasser im ersten Gefäß früher. Je größer also die Masse eines Körpers ist, desto mehr Wärme benötigt er zum Aufheizen. Das Gleiche gilt für die Kühlung: Wenn ein Körper mit größerer Masse abgekühlt wird, gibt er mehr Wärme ab. Diese Körper bestehen aus der gleichen Substanz und erwärmen oder kühlen sich um die gleiche Gradzahl ab.

3. Wenn wir nun 100 g Wasser von 30 auf 60 °C erhitzen, also bei 30 °C und dann bis 100 °C, d.h. um 70 °C, dann dauert das Aufheizen im ersten Fall weniger lange als im zweiten, und dementsprechend erfordert das Erhitzen von Wasser um 30 °C weniger Wärme als das Erhitzen von Wasser um 70 °C. Somit ist die Wärmemenge direkt proportional zur Differenz zwischen der Endtemperatur \((t_2\,^\circ C) \) und der Anfangstemperatur \((t_1\,^\circ C) \): \( Q\sim(t_2- t_1) \) .

4. Wenn Sie nun 100 g Wasser in ein Gefäß gießen und etwas Wasser in ein anderes identisches Gefäß gießen und einen Metallkörper hineinstellen, so dass seine Masse und die Masse des Wassers 100 g betragen, und die Gefäße auf identischen Fliesen erhitzen, dann Sie werden feststellen, dass in einem Gefäß, das nur Wasser enthält, die Temperatur niedriger ist als in einem Gefäß, das Wasser und einen Metallkörper enthält. Damit die Temperatur des Inhalts in beiden Gefäßen gleich ist, muss daher mehr Wärme auf das Wasser übertragen werden als auf das Wasser und den Metallkörper. Daher hängt die zum Erhitzen eines Körpers erforderliche Wärmemenge von der Art der Substanz ab, aus der der Körper besteht.

5. Die Abhängigkeit der zum Erhitzen eines Körpers erforderlichen Wärmemenge von der Art des Stoffes wird durch eine physikalische Größe namens charakterisiert spezifische Wärmekapazität Substanzen.

Eine physikalische Größe, die der Wärmemenge entspricht, die 1 kg eines Stoffes zugeführt werden muss, um ihn um 1 °C (oder 1 K) zu erhitzen, wird als spezifische Wärmekapazität des Stoffes bezeichnet.

1 kg Stoff setzt bei Abkühlung um 1 °C die gleiche Wärmemenge frei.

Die spezifische Wärmekapazität wird mit dem Buchstaben \(c\) bezeichnet. Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist 1 J/kg °C oder 1 J/kg K.

Die spezifische Wärmekapazität von Stoffen wird experimentell bestimmt. Flüssigkeiten haben eine höhere spezifische Wärmekapazität als Metalle; Wasser hat die höchste spezifische Wärme, Gold hat eine sehr kleine spezifische Wärme.

Die spezifische Wärmekapazität von Blei beträgt 140 J/kg °C. Das heißt, um 1 kg Blei um 1 °C zu erhitzen, muss eine Wärmemenge von 140 J aufgewendet werden. Die gleiche Wärmemenge wird freigesetzt, wenn 1 kg Wasser um 1 °C abkühlt.

Da die Wärmemenge gleich der Änderung der inneren Energie des Körpers ist, können wir sagen, dass die spezifische Wärmekapazität angibt, wie stark sich die innere Energie von 1 kg eines Stoffes ändert, wenn sich seine Temperatur um 1 °C ändert. Insbesondere erhöht sich die innere Energie von 1 kg Blei um 140 J, wenn es um 1 °C erhitzt wird, und verringert sich um 140 J, wenn es abgekühlt wird.

Die Wärmemenge \(Q \) , die erforderlich ist, um einen Körper mit der Masse \(m \) von der Temperatur \((t_1\,^\circ C) \) auf die Temperatur \((t_2\,^\) zu erwärmen circ C) \) ist gleich dem Produkt aus der spezifischen Wärmekapazität des Stoffes, der Körpermasse und der Differenz zwischen End- und Anfangstemperatur, d.h.

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

Die gleiche Formel wird verwendet, um die Wärmemenge zu berechnen, die ein Körper beim Abkühlen abgibt. Nur in diesem Fall sollte die Endtemperatur von der Anfangstemperatur abgezogen werden, d. h. Subtrahieren Sie die kleinere Temperatur von der größeren Temperatur.

6. Beispiel einer Problemlösung. 100 g Wasser mit einer Temperatur von 20 °C werden in ein Glas mit 200 g Wasser mit einer Temperatur von 80 °C gegossen. Danach erreichte die Temperatur im Gefäß 60 °C. Wie viel Wärme hat das Kaltwasser aufgenommen und wie viel Wärme hat das Warmwasser abgegeben?

Wenn Sie ein Problem lösen, müssen Sie die folgende Abfolge von Aktionen ausführen:

Schreiben Sie kurz die Bedingungen des Problems auf.
Konvertieren Sie die Werte von Mengen in SI;
Analysieren Sie das Problem und stellen Sie fest, welche Körper am Wärmeaustausch beteiligt sind, welche Körper Energie abgeben und welche Energie empfangen.
das Problem in allgemeiner Form lösen;
Berechnungen durchführen;
Analysieren Sie die erhaltene Antwort.

1. Die Aufgabe.

Gegeben:
\(m_1 \) = 200 g
\(m_2\) = 100 g
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________

\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 J/kg °C

2. SI:\(m_1\) = 0,2 kg; \(m_2\) = 0,1 kg.

3. Aufgabenanalyse. Das Problem beschreibt den Prozess des Wärmeaustauschs zwischen heißem und heißem kaltes Wasser. Heißes Wasser gibt eine Wärmemenge \(Q_1 \) ab und kühlt von der Temperatur \(t_1 \) auf die Temperatur \(t \) ab. Kaltes Wasser erhält die Wärmemenge \(Q_2 \) und erwärmt sich von der Temperatur \(t_2 \) auf die Temperatur \(t \) .

4. Lösung des Problems in allgemeiner Form. Die abgegebene Wärmemenge heißes Wasser wird nach der Formel berechnet: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .

Die von kaltem Wasser aufgenommene Wärmemenge wird nach der Formel berechnet: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Berechnungen.
\(Q_1 \) = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J

6. Die Antwort lautet: Die von heißem Wasser abgegebene Wärmemenge ist gleich der von kaltem Wasser aufgenommenen Wärmemenge. In diesem Fall wurde eine idealisierte Situation betrachtet und nicht berücksichtigt, dass eine bestimmte Wärmemenge zum Erhitzen des Glases, in dem sich das Wasser befand, und der umgebenden Luft verwendet wurde. Tatsächlich ist die von heißem Wasser abgegebene Wärmemenge größer als die von kaltem Wasser aufgenommene Wärmemenge.

Teil 1

1. Die spezifische Wärmekapazität von Silber beträgt 250 J/(kg °C). Was bedeutet das?

1) Beim Abkühlen von 1 kg Silber auf 250 °C wird eine Wärmemenge von 1 J freigesetzt
2) Wenn 250 kg Silber um 1 °C abkühlen, wird eine Wärmemenge von 1 J freigesetzt
3) Wenn 250 kg Silber um 1 °C abkühlen, wird eine Wärmemenge von 1 J absorbiert
4) Wenn 1 kg Silber um 1 °C abkühlt, wird eine Wärmemenge von 250 J freigesetzt

2. Die spezifische Wärmekapazität von Zink beträgt 400 J/(kg °C). Das bedeutet es

1) Wenn 1 kg Zink auf 400 °C erhitzt wird, erhöht sich seine innere Energie um 1 J
2) Wenn 400 kg Zink um 1 °C erhitzt werden, erhöht sich seine innere Energie um 1 J
3) Um 400 kg Zink um 1 °C zu erhitzen, muss 1 J Energie aufgewendet werden
4) Wenn 1 kg Zink um 1 °C erhitzt wird, erhöht sich seine innere Energie um 400 J

3. Beim Übertragen Festkörper Masse \(m \) Wärmemenge \(Q \) Körpertemperatur erhöht um \(\Delta t^\circ \) . Welcher der folgenden Ausdrücke bestimmt die spezifische Wärmekapazität der Substanz dieses Körpers?

1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)

4. Die Abbildung zeigt grafisch die Abhängigkeit der zum Erhitzen zweier Körper (1 und 2) gleicher Masse erforderlichen Wärmemenge von der Temperatur. Vergleichen Sie die spezifischen Wärmekapazitätswerte (\(c_1 \) und \(c_2 \) ) der Stoffe, aus denen diese Körper bestehen.

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1 4) Die Antwort hängt vom Wert der Masse der Körper ab

5. Das Diagramm zeigt die Wärmemenge, die auf zwei Körper gleicher Masse übertragen wird, wenn sich ihre Temperatur um die gleiche Gradzahl ändert. Welche Beziehung gilt für die spezifischen Wärmekapazitäten der Stoffe, aus denen Körper bestehen?

1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)

6. Die Abbildung zeigt grafisch die Temperatur eines Festkörpers in Abhängigkeit von der von ihm abgegebenen Wärmemenge. Körpergewicht 4 kg. Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität der Substanz dieses Körpers?

1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)

7. Beim Erhitzen einer kristallinen Substanz mit einem Gewicht von 100 g wurden die Temperatur der Substanz und die auf die Substanz übertragene Wärmemenge gemessen. Die Messdaten wurden in Tabellenform dargestellt. Bestimmen Sie unter der Annahme, dass Energieverluste vernachlässigt werden können, die spezifische Wärmekapazität des Stoffes im festen Zustand.

1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)

8. Um 192 g Molybdän um 1 K zu erhitzen, muss man ihm eine Wärmemenge von 48 J übertragen. Wie groß ist die spezifische Wärme dieses Stoffes?

1) 250 J/(kg·K)
2) 24 J/(kg·K)
3) 4·10 -3 J/(kg·K)
4) 0,92 J/(kg·K)

9. Welche Wärmemenge wird benötigt, um 100 g Blei von 27 auf 47 °C zu erhitzen?

1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ

10. Das Erhitzen eines Ziegels von 20 auf 85 °C erfordert die gleiche Wärmemenge wie das Erhitzen von Wasser derselben Masse um 13 °C. Die spezifische Wärmekapazität des Ziegels beträgt

1) 840 J/(kg·K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg·K)

11. Wählen Sie aus der folgenden Liste der Aussagen zwei richtige aus und tragen Sie ihre Nummern in die Tabelle ein.

1) Die Wärmemenge, die ein Körper aufnimmt, wenn seine Temperatur um eine bestimmte Gradzahl steigt, ist gleich der Wärmemenge, die dieser Körper abgibt, wenn seine Temperatur um die gleiche Gradzahl sinkt.
2) Wenn ein Stoff abkühlt, erhöht sich seine innere Energie.
3) Die Wärmemenge, die ein Stoff beim Erhitzen aufnimmt, wird hauptsächlich zur Erhöhung der kinetischen Energie seiner Moleküle genutzt.
4) Die Wärmemenge, die ein Stoff beim Erhitzen erhält, wird hauptsächlich dazu verwendet, die potentielle Wechselwirkungsenergie seiner Moleküle zu erhöhen
5) Die innere Energie eines Körpers kann nur verändert werden, indem ihm eine bestimmte Menge Wärme zugeführt wird

12. Die Tabelle zeigt die Ergebnisse von Messungen der Masse \(m\) , der Temperaturänderungen \(\Delta t\) und der Wärmemenge \(Q\) , die beim Abkühlen von Zylindern aus Kupfer oder Aluminium freigesetzt wird .

Welche Aussagen stimmen mit den Ergebnissen des Experiments überein? Wählen Sie zwei richtige aus der bereitgestellten Liste aus. Geben Sie ihre Nummern an. Basierend auf den durchgeführten Messungen kann argumentiert werden, dass die Menge an Wärme, die beim Abkühlen freigesetzt wird

1) hängt von der Substanz ab, aus der der Zylinder besteht.
2) hängt nicht von der Substanz ab, aus der der Zylinder besteht.
3) nimmt mit zunehmender Zylindermasse zu.
4) nimmt mit zunehmender Temperaturdifferenz zu.
5) Die spezifische Wärmekapazität von Aluminium ist viermal größer als die spezifische Wärmekapazität von Zinn.

Teil 2

C1. Ein 2 kg schwerer Festkörper wird in einen 2-kW-Ofen gegeben und beginnt aufzuheizen. Die Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Temperatur \(t\) dieses Körpers von der Aufheizzeit \(\tau \) . Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität des Stoffes?

1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)

Antworten

>>Physik: Berechnung der Wärmemenge, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist und von ihm beim Abkühlen abgegeben wird

Um zu lernen, wie man die Wärmemenge berechnet, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist, wollen wir zunächst feststellen, von welchen Mengen sie abhängt.
Aus dem vorherigen Absatz wissen wir bereits, dass diese Wärmemenge von der Art der Substanz abhängt, aus der der Körper besteht (d. h. von seiner spezifischen Wärmekapazität):
Q hängt von c ab
Aber das ist noch nicht alles.

Wenn wir das Wasser im Wasserkocher so erhitzen wollen, dass es nur warm wird, dann werden wir es nicht lange erhitzen. Und damit das Wasser heiß wird, erhitzen wir es länger. Doch je länger der Wasserkocher mit der Heizung in Kontakt steht, desto mehr Wärme erhält er von dieser.

Je stärker sich also die Körpertemperatur bei Erwärmung ändert, desto mehr Wärme muss an ihn übertragen werden.

Die Anfangstemperatur des Körpers sei anfangs und die Endtemperatur tendenziell. Dann wird die Änderung der Körpertemperatur durch die Differenz ausgedrückt:

Schließlich weiß das jeder Heizung z. B. 2 kg Wasser erforderlich längere Zeit(und damit mehr Wärme) als zum Erhitzen von 1 kg Wasser. Das bedeutet, dass die zum Erhitzen eines Körpers erforderliche Wärmemenge von der Masse dieses Körpers abhängt:

Um die Wärmemenge zu berechnen, müssen Sie also die spezifische Wärmekapazität der Substanz, aus der der Körper besteht, die Masse dieses Körpers und die Differenz zwischen seiner End- und Anfangstemperatur kennen.

Angenommen, Sie müssen ermitteln, wie viel Wärme zum Erhitzen eines Eisenteils mit einem Gewicht von 5 kg erforderlich ist, vorausgesetzt, dass seine Anfangstemperatur 20 °C beträgt und die Endtemperatur 620 °C betragen sollte.

Aus Tabelle 8 finden wir, dass die spezifische Wärmekapazität von Eisen c = 460 J/(kg°C) beträgt. Das bedeutet, dass das Erhitzen von 1 kg Eisen um 1 °C 460 J erfordert.
Um 5 kg Eisen um 1 °C zu erhitzen, sind fünf Mal erforderlich mehr Menge Hitze, d.h. 460 J * 5 = 2300 J.

Bügeleisen nicht um 1 °C erhitzen, sondern um A Bei t = 600°C wird noch einmal 600-mal mehr Wärme benötigt, also 2300 J x 600 = 1.380.000 J. Genau die gleiche (Modulo-)Wärmemenge wird freigesetzt, wenn dieses Eisen von 620 auf 20 °C abkühlt.

Um also die Wärmemenge zu ermitteln, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird, müssen Sie die spezifische Wärmekapazität des Körpers mit seiner Masse und der Differenz zwischen seiner End- und Anfangstemperatur multiplizieren:

??? 1. Nennen Sie Beispiele, die zeigen, dass die Wärmemenge, die ein Körper beim Erhitzen aufnimmt, von seiner Masse und Temperaturänderungen abhängt. 2. Welche Formel wird verwendet, um die Wärmemenge zu berechnen, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm wann abgegeben wird? Kühlung?

S.V. Gromov, N.A. Rodina, Physik 8. Klasse

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Das Konzept der Wärmemenge wurde entwickelt frühe Stufen Entwicklung der modernen Physik, als es keine klaren Vorstellungen darüber gab Interne Struktur Substanzen, was Energie ist, welche Energieformen in der Natur existieren und Energie als Form der Bewegung und Transformation von Materie.

Die Wärmemenge bedeutet physikalische Größe entspricht der Energie, die beim Wärmeaustausch auf einen materiellen Körper übertragen wird.

Die veraltete Wärmeeinheit ist heute die Kalorie und entspricht 4,2 J diese Einheit wird praktisch nicht verwendet und das Joule ist an seine Stelle getreten.

Zunächst ging man davon aus, dass der Träger der Wärmeenergie ein völlig schwereloses Medium mit den Eigenschaften einer Flüssigkeit sei. Zahlreiche physikalische Probleme der Wärmeübertragung wurden und werden auf Grundlage dieser Prämisse gelöst. Die Existenz hypothetischer Kalorien war die Grundlage für viele im Wesentlichen korrekte Konstruktionen. Es wurde angenommen, dass beim Erhitzen und Abkühlen, Schmelzen und Kristallisieren Wärme freigesetzt und absorbiert wird. Die korrekten Gleichungen für Wärmeübertragungsprozesse wurden auf der Grundlage falscher physikalischer Konzepte ermittelt. Es gibt ein bekanntes Gesetz, nach dem die Wärmemenge direkt proportional zur Masse des am Wärmeaustausch beteiligten Körpers und dem Temperaturgradienten ist:

Dabei ist Q die Wärmemenge, m die Körpermasse und der Koeffizient Mit– eine Größe, die spezifische Wärmekapazität genannt wird. Die spezifische Wärmekapazität ist eine Eigenschaft des am Prozess beteiligten Stoffes.

Arbeit in der Thermodynamik

Durch thermische Prozesse rein mechanische Arbeit. Wenn sich beispielsweise ein Gas erwärmt, vergrößert es sein Volumen. Nehmen wir eine Situation wie im Bild unten:

In diesem Fall wird die mechanische Arbeit sein gleiche Stärke Gasdruck auf den Kolben multipliziert mit der Wegstrecke, die der Kolben unter Druck zurücklegt. Dies ist natürlich der einfachste Fall. Aber auch darin kann man eine Schwierigkeit erkennen: Die Druckkraft wird vom Volumen des Gases abhängen, was bedeutet, dass wir es nicht mit Konstanten, sondern mit variablen Größen zu tun haben. Da alle drei Größen Druck, Temperatur und Volumen miteinander in Zusammenhang stehen, wird die Rechenarbeit deutlich komplizierter. Es gibt einige ideale, unendlich langsame Prozesse: isobare, isotherme, adiabatische und isochore – für die solche Berechnungen relativ einfach durchgeführt werden können. Es wird ein Druck-Volumen-Diagramm erstellt und die Arbeit als Integral der Form berechnet.